特色研究
本系近五年內最具代表性之特色研究與研究創新現況如下：
超音波於熱手術之研究與應用方面：
- .在熱治療研究領域學理創新及應用技術突破如下:血管在腫瘤熱治療的影響經數值模擬探討加熱能量、加熱時間、加熱速率及不同管徑大小血管以一簡單圓柱座標模式獲得清楚易懂結果並發表於Tzu-Ching Shih, Hong-Sen Kou, and Win-Li Lin, “The Impact of Thermally Significant Blood Vessels in Perfused Tumor Tissue on Thermal Distributions during Thermal Therapies,” International Communications in Heat and Mass Transfer, vol. 30, no. 7, pp.975-985, 2003，此篇論文被引用次數14次，為血管影響熱手術成功與否的一重要論文。
- .有關生醫熱傳解析解方面Hong-Sen Kou, Tzu-Ching Shih, and Win-Li Lin, “Effect of Directional Blood Flow on Thermal Dose Distribution during Thermal Therapy: an Application of Green’s Function Based on the Porous Model,” Physics in Medicine and Biology, vol. 48, no. 11, pp.1577-1589, 2003.在生物醫學熱傳方程理想加熱源空間時間加熱解析解有特殊貢獻，已被引用15次，再者，有關心臟週期性脈動在血液週期性脈動對熱手術也有進一步探討並發表在Medical Physics (Tzzy-Leng Horng, Win-Li Lin, Chihing-Tsung Liauh, and Tzu-Ching Shih*, “Effects of Pulsatile Blood Flow in Large Vessels on Thermal Dose Distribution during Thermal Therapy,” Medical Physics, vol. 34, no. 4, pp.1312-1320, 2007. (*Corresponding author).)。另有關皮膚表面加熱解析解論文T.C. Shih, H.S. Kou, P. Yuan, and W.L. Lin, “Analytical Analysis of the Pennes Bio-heat Transfer Equation with Different Boundary Heating Conditions,” Medical Engineering and Physics, vol. 29, no. 9, pp. 946-953, November, 2007. (SCI)。
- .有關生醫熱傳模擬相關論文T.C. Shih, H.S. Kou, C.T. Liauh, and W.L. Lin, “The Impact of Thermal Wave Characteristics on Thermal Dose Distribution during Thermal Therapy: A Numerical Study,” Medical Physics, vol. 32, no. 9, pp. 3029-3036, September, 2005. (SCI)和H.W. Huang, T.C. Shih, C.T. Liauh, and T.L. Horng, “Computer Simulation of 3-D Temperature and Power Distributions in Tissue with a Countercurrent Blood Vessels Network during Hyperthermia,” Journal of Medical and Biological Engineering, vol. 29, no. 5, pp. 252-258, October, 2009.
- .在應用技術方面有超音波熱手術的創新論文(結合生醫熱傳與高強度治療用超音波)並已發表T.C. Shih, H.L. Liu, K.C. Ju, C.S. Huang, P.Y. Chen, H.W. Huang, and Y.J. Ho, “The Feasibility of Heating on Tumor Periphery by Using High Intensity Focused Ultrasound Thermal Surgery,” International Communications in Heat and Mass Transfer, vol. 35, no. 4, pp. 439-445, April, 2008. (SCI) (國科會計畫編號NSC 94-2213-E-039-004) H.L. Liu, , M.L. Li, T.C. Shih, S.M. Huang, I.Y. Lu, D.Y. Lin, S.M. Lin, and K.C. Ju, "Instantaneous Frequency Based Ultrasonic Temperature Estimation during Focused Ultrasound Thermal Therapy," Ultrasound in Medicine and Biology, vol. 35, no. 10, pp. 1647-1661, October, 2009. (SCI)。
醫學影像於臨床應用方面：
- 在核子醫學研究領域方面，以正子攝影結合癌症之偵測已經成為一兼具臨床應用與學術研究價值的尖端領域，然而，在泌尿系統方面的檢測，常因為核種之代謝而遮蔽了判讀上的正確性，吾人在此領域中特別以泌尿系統之癌症為研究主體，來針對世界馳名之台灣洗腎率高達世界第一的癌症，使用核子醫學中的FDGPET正子攝影術進行癌症惡化之偵測與追蹤，所進行的一項統整性的探究。
- 在放射生物研究方面:人類神經膠質瘤細胞內間歇性缺氧透過ROS調控HIF-1/NF-kB/Bcl-xL路徑誘發抗細胞凋亡與抗化性;探討CXCR7在人類肺腺癌發展進程中的影響;探討活性氧化物質與循環性缺氧在多型性神經膠質瘤的發展以及對放射線治療抵抗性的影響。
- 使用光流法量測模擬微血管血流速流速並實際量測微血管血流驗證之研究。
- 在放射治療研究方面︰提出一套放射治療時呼吸運動矯正法，利用自製的視窗程式訓練病人呼吸週期與強度，同時配合多葉準直儀的相對運動，以提升腫瘤給予劑量的準確度。另外，為了評估多葉準直儀移動速度所造成的劑量誤差，提出了利用數位攝影的量測方法，作為例行性直線加速器品質保證之規範。
- 在核子科學的研究方面︰利用射束阻擋器的原理，成功的修正了散射符合事件在正子電腦斷層攝影中的影響，並利用蒙地卡羅模擬技術驗證此方法確實具有消除散射、提高影像對比的能力，此外，亦將此散射矯正原理應用於動物用正子電腦斷層系統上，以提升核醫藥物定量與劑量評估的準確性。另外，利用蒙地卡羅技術評估硼捉中子治療類風溼性關節炎的可行性，結果證實清華大學THOR反應器可以達到優良的治療水平，患者藉由此非侵入式的治療方式可大幅提高生活品質。
輻射偵測儀器與測讀系統之研發方面：
- 輻射劑量計研發方面：新型游離輻射玻璃劑量計輻射偵測特性研究，此研究探討自行試製玻璃劑量計之輻射偵測特性，包含輻射偵測靈敏度及輻射偵測再現性，其成果發表於Radiat. Meas.。
- 保健物理方面：評估環狀熱發光劑量計執行輻射劑量驗證測試效果，由研究結果得知環狀熱發光劑量計其輻射偵測效能符合ANSI N13.32之規定。
- 醫學物理方面：自行設計壓克力假體，模擬各種放射治療之劑量分佈，亦透過蒙地卡羅模擬計算(Monte Carlo EGS4)與實際臨床劑量測量比較劑量分佈差異。
「放射科學」與「醫學工程」跨領域結合方面：
- 本系於 97 年度開始著手癌症治療之研究，探討天然物對癌細胞大量表現之 EGFR 及其下游訊息傳遞路徑的抑制能力。根據過去的文獻，從大紅豆所萃取的 lectin ( PHA ) 中，其 E ( erythroagglutinating ) 型可以阻斷EGFR的磷酸化並且抑制細胞的生長，但並未以分子生物技術做更進一步探討之影響。從目前研究所得之結果發現， E-PHA 對肺癌細胞 A549 之生長有明顯抑制，但對正常肺細胞 HFL1 並未造成影響。在訊號傳遞路徑方面， E-PHA 除了會抑制肺癌細胞之 EGFR 的表現量，對其下游之生長訊息傳遞路徑 PI3K/Akt 與 MEK/ERK 也有明顯的抑制。此外，在Bcl-2家族中的促凋亡蛋白Bad 表現量有上升之趨勢，與去磷酸化之 Bad相反，而 Cytochrome C 的釋放量也隨著E-PHA濃度提高而增加， Caspase 9 與 Caspase 3 的表現量也因此被活化而上升，此研究成果除投稿將發表於生物醫學年會之外，而且相關之成果亦已準備投稿於國際知名之相關期刊。綜合目前所得之結果，已證實E-PHA 除了會抑制肺癌細胞之生長，也會使其走向凋亡。未來將結合放射治療進一步藉由動物實驗評估其針對肺癌組織之療效。
- 跨領域研究主題方面如：A.中藥材輻射滅菌之相關技術；本研究目的為探討中藥材以加碼線照射滅菌的最佳參數，以及評估輻射照射後貯存中藥的合宜方式。我們以優先管制之中藥材品項所列的之十一種中藥材為研究對象，中藥材經過不同劑量的加馬射線照射後，分別以一般室溫貯存與 -20ºC冷凍貯存兩種方式貯存三個月後，再取出進行化學成分分析與菌量檢測。實驗結果顯示中藥材經加馬射線照射後，室溫貯存與 -20ºC冷凍貯存兩種方式的菌量檢測結果並無明顯差異，因此建議經輻射照射後中藥材以室溫貯存即可。大部分的中藥經3kGy加馬射線照射後均可達到滅菌的效果，由紫外光-可見光吸收測定儀(UV-VIS)、高效能液相層析分析儀(HPLC)及紅外線光譜分析儀(FT-IR)之化學分析結果顯示，山茱萸、澤瀉、熟地黃、柴胡、當歸、白术等六味藥材以完全滅菌所需的照射劑量3kGy照射時，不會影響其化學成分。以符合安全劑量標準的加馬射線照射(3-9 kGy)時，牡丹皮、茯苓、山梔子、芍藥及薄荷會產生化學成分的變化，因此若要利用加馬射線的處理廣泛作為中藥材滅菌與保存的方法，仍得依藥材種類不同進一步審慎評估後，才能符合藥物使用的安全原則。B.含生藥成份之降解性神經修護管:利用綠梔子素交聯明膠製成的神經管已成功的修補受傷的大鼠周邊神經，提供了再生神經持續且穩定的生長環境。同時為了避免過高交聯度製成之神經管會因管壁降解過慢而產生壓迫再生神經的狀況或交聯度過低所造成神經管物化性的不穩定，也成功的製作了不同交聯度之神經管。C.生藥白芨製成之膠體做為皮膚敷料神經細胞外間質的應用:生藥白芨製成之膠體已成功的應用於皮膚敷料的使用及神經細胞外間質的應用。相較於膠原蛋白，白芨膠同樣可以提供再生組織貼附生長的環境。而白芨膠所具備的特性，例如植物性及價格便宜等優勢，則是膠原蛋白無法提供的。D.含生藥之骨生醫材料: 在先前的研究中，已成功的利用七釐散、龜鹿膠及骨碎補等生藥材與骨科生醫材料結合來促進骨再生，此研究結果也是組織工程相關研究的重點。